軟岩工程地質力學研究進展
Ⅰ 軟土工程特性研究現狀
1.2.1.1 軟土的定義及分布
各專業技術部門對軟土的定義都不盡相同，國內外也均無統一的結論。有的定義軟土是一種簡稱，主要由細粒土組成。有的定義軟土一般是含水量、孔隙比大，抗剪強度、滲透系數低，且壓縮性、靈敏度高的黏性土的統稱。還有的將軟土泛指近代沉積的剪切強度低，壓縮性大的軟弱土層，主要為飽和軟黏土，在天然地層剖面上，它往往與泥炭或粉砂交錯沉積。還有的定義軟土一般是靜水或緩慢水流中以細顆粒為主的近代沉積物，即流速減緩與溫度變化使微細粒徑的黏土礦物和有機質在懸浮液溶解力與黏滯性降低的條件下，逐漸停積的飽和軟弱黏性土。還有的定義軟土是指天然含水量大、壓縮性高、承載能力低的一種軟塑到流塑狀態的黏性土，如淤泥、淤泥質土以及其他高壓縮性飽和黏性土、粉土等[2]。
上述軟土的各種定義與工程類型和擬解決的工程問題息息相關，軟土的軟硬都是相對的概念，其軟硬不但對土質，而且對工程而言也是相對的。軟土的軟硬應與土質、工程性質兩者相關。國內外各行業對軟土的鑒別是依軟土的若干特徵指標劃分的，採用的具體指標各不相同，見表1.1。
表1.1 我國各行業軟土劃分特徵指標一覽表
縱觀以上各行業規范對軟土的詮釋，雖然略有差異，但是均將天然孔隙比和天然含水量作為鑒別軟土的特徵指標。
我國軟土分布十分廣泛，尤其主要分布在我國沿海以及內地河流兩岸和湖泊地區，例如：天津、連雲港、上海、杭州、寧波、台州、溫州、福州、廈門、湛江、廣州、深圳、珠海等沿海地區，以及昆明、武漢、南京、馬鞍山等內陸地區。軟土成因類型復雜，有濱海相軟土、溺谷相軟土、潟湖相軟土、三角洲相軟土、河漫灘相軟土、牛軛湖相軟土、谷地相軟土、湖相軟土和沼澤相軟土等。在實際工程中經常會遇到軟土、軟土地基以及由此引起的一系列工程地質問題，這主要是由於軟土的工程特性所決定的。一般情況下，軟土地基的承載力不能滿足設計要求，故需要進行加固處理，不同成因、不同物質組成的軟土，其表現出來的工程特性也不相同，從而選取的地基處理方案也不同，因此，對軟土工程特性的認識顯得尤為重要。土作為人類作用於地球的主要客體，具有極其復雜的工程地質性質，主要包括物理性質、水理性質和力學性質等[10]。
1.2.1.2 軟土的工程特性
人類在土基上建造房屋和擋土建築物，以及用土作為工程材料來建造堤和壩，已經有悠久的歷史。然而，土力學成為一門技術科學，卻只有80多年的歷史。在太沙基（K.Terzaghi）於1925年出版了著名的《土力學》一書的前後，也曾有不少學者對土工問題的研究做出過重大貢獻，許多經典的土力學理論一直沿用至今，並且仍然是現今土力學中的重要內容。但是，人們卻認為太沙基是土力學的奠基人，因為他是第一個重視土的工程性質和試驗的人[11]。土的種類繁多，而且任何一種土的工程性質又隨它的存在狀態和外界條件有很大的變化，因此土的工程性質十分復雜。
總結若干國家和地區的軟土資料，其物理力學參數的范圍值見表1.2[12]。
表1.2 國外若乾地區的軟土指標統計[12]
和國外相比，我國軟土理論的研究也已有近20年的歷史，水利、鐵道、交通、建築、港口等行業均涉及軟土與軟土工程問題，對軟土的基本工程性質進行了大量的試驗與積累，對我國軟土的分布及其物理力學性質有了基本了解。在渤海灣及天津塘沽、長江三角洲、浙江、珠江三角洲以及福建省的沿海地區都存在海相或湖相沉積的軟土。此外，貴州省、雲南省的某些地區還存在山地型的軟土。表1.3是全國各地軟土的物理力學性質指標統計[2]。
表1.3 全國各地軟土物理力學性質指標統計[2]
續表
軟土在我國沿海一帶分布很廣，以東南沿海軟土分布區為例，從北至南有天津塘沽、連雲港、上海、寧波、溫州、福州、珠海、深圳等地。沿海地區典型的軟土主要有四類，即淤泥、淤泥質黏土、淤泥質粉質黏土和淤泥混砂，表1.4為這些軟土的工程性質變化范圍[13]。
表1.4 我國沿海地區分布的四種典型軟土的工程性質[13]
由表1.4可見，沿海地區軟土的主要物理力學性質可以概括如下：
·天然含水量高 軟土的含水量一般在35%～90%之間，其值一般也大於液限，說明這些軟土的孔隙中基本充滿了水，土體處於流動或流塑狀態。
·孔隙比大、壓縮性高 軟土的孔隙比在1.0～1.3之間，部分軟土的孔隙比還大於1.5。對應的壓縮系數在0.7～2.3MPa-1之間，屬於高壓縮性土，這類軟土受到荷載作用後必將產生很大的沉降。
·滲透性小 軟土的滲透系數在10-6～10-8cm/s之間，顆粒成分主要以黏粒、粉粒為主，礦物成分以親水的活動性礦物為主，滲透性很小。所以，該類土層在荷載作用下固結沉降過程非常緩慢。
·強度低 軟土的不排水強度在5～30kPa之間，軟土強度低是導致軟土地基承載力不足和失穩的主要原因。
為了系統闡述軟土的特性及內部機理，我國著名學者高國瑞教授以電化學、膠體化學理論為基礎，系統研究了軟土的物質成分及微觀結構[14]。與此相對應，沈珠江院士則從宏觀的角度，對軟土的特性尤其是強度特性進行了系統研究，他的研究成果開創了軟土工程的新局面，並提出了21世紀應建成以結構性模型為核心，以非飽和土固結理論、液化破壞理論和漸進破壞理論為主要內容的現代土力學的構想[15～17]。
對於軟土的基本工程特性，國內外學者進行了大量的研究工作。Osipov[18]對軟土微觀結構及其觸變變化進行了研究。孫更生等[19]通過對上海軟土的研究，得到了其物理力學性質指標的統計關系。沈珠江[16]研究認為，天然軟土具有高孔隙比、強透水性、陡降形壓縮曲線、折線形強度包線等特性。徐澤中[20]、梁濤等[21]分別對滬寧高速公路軟土、珠江三角洲地區高速公路軟土的工程性質進行了研究。王清等[22]對我國沿海地區廣泛分布的欠固結軟土及其工程地質和岩土工程問題的研究現狀進行了總結和介紹。雷華陽[23]、梁國錢[24]、孔令偉[25][26]、祝衛東[27]、陳曉平[28]、師旭超[29]、章定文等[30]分別對天津地區海積軟土、浙江沿海地區軟土、瓊州海峽海域軟土、浙江東南沿海、溫州和台州兩地海岸線附近軟土、珠江三角洲區域軟土、廣西欽州港海相淤泥、連雲港軟土的土性參數指標和工程性質進行了詳細的分析研究。Takaharu Shogaki et al.[31～33]對韓國釜山新港全新統黏土的沉積環境、微觀結構、物理力學性質、固結特性等進行了試驗研究，並對其參數的變化規律進行了統計分析。УСюэтин[34]對莫斯科河河漫灘沉積的黏土的顆粒成分、礦物組成、物理化學性質進行了研究。Tamotsu Matsui et al.[35]詳細研究了日本大阪海灣厚層軟土的鑽孔資料，總結了軟土的工程特性。周翠英等[36]對珠江三角洲海相沉積軟土的分布范圍進行了探討和分區，並對具有代表性的軟土微觀結構特徵進行了分析研究。J.Xia et al.[37]對南京西部長江下游全新世洪泛區軟土的工程特性、微觀結構以及這些特性隨軟土深度和荷載的變化規律進行了研究。Hossam et al.[38]對曼谷飽和軟黏土的導熱系數進行了室內及現場測試，得出黏土導熱性隨著土密度的增加而增加的結論，同時探討了不同試驗方法下測試結果的可靠性，為利用熱處理技術提高軟土固結過程提供了依據。近年來，我國軟土研究涉及的區域越來越廣，涉及的方面也越來越多。研究區域涉及天津[39]、河北省黃驊港[40]、洞庭湖[41]、太湖[42]、深圳[43]、廣州[44]、珠海[45]、珠江三角洲[46][47]、青島[48]、溫州[49]、寧波[50]等地，研究方面涉及軟土的顆粒級配、礦物成分、微觀結構、物理力學性質、應力歷史、蠕變特性等諸多方面，取得了不少有價值的研究成果。
越來越多的試驗研究與工程實踐表明，天然軟土的結構性普遍存在且對其工程特性有重要影響。土的結構性指土顆粒和孔隙的性狀、排列形式（或稱組構）以及顆粒之間力的相互作用[51][52]。但在實際應用中常用來概括地指土體所具有的不同於相應重塑土的力學性狀[49]。
早在1925年，Terzaghi[53]就指出了土結構性研究的重要性，首次提出了土的微觀結構的概念，並定義了蜂窩結構。接著，Casagranda[54]、Lambe[55][56]、Aylmore[57]、Van Olphen[58]、Side and Barden[59]、Mitchell[60]、高國瑞[61]、Leroueil[62]等學者紛紛提出了不同的土顆粒或集合體的結構形式。近年來，軟土結構性的研究引起了國內外學者的廣泛關注，對軟土結構性的研究不僅僅停留在其微觀結構的分析上，其研究領域涉及結構性土體的工程特性、本構模型等各個方面。沈珠江[63]將土結構性研究稱為21世紀土力學的核心問題。謝定義等[64]研究認為，土結構性是決定土的力學特性的根本內在因素。由此可見，軟土結構性研究已經成為今後軟土理論研究的發展趨勢，同時，軟土結構性的研究離不開室內試驗和原位測試獲得的參數，那麼，試驗技術和測試方法的研究將是軟土學科發展的前提和基礎，也是今後發展的方向。不少學者進行了軟土結構性的相關研究，得出了有意義的結論[65～71]。
1.2.1.3 土工參數的可靠性研究
可靠性理論在土木工程的結構方面的應用是開始得比較早的一個領域。早在1947年，蘇聯的А.Р.Ржаницын[72]就提出了用一次二階矩理論的方法來估計結構的失效概率。美國的A.M.Freudenthal[73]在1954年開創了美國結構安全度的研究工作。之後，美國的C.A.Cornell[74]、A.H.Ang[75]發展了工程技術中應用的概率概念和方法。岩土工程是可靠性理論應用的一個重要領域，A.Casagrande[76]提出了土工和基礎工程中計算風險的問題。接著，大量學者從事了岩土工程可靠性方面的研究，其中有影響的開拓者有 P.D.Lumb[77]、E.H.Vanmarcke[78][79]、O.G.Ingles[80]。我國在20世紀70年代末才開展土力學中的可靠性研究，目前研究方面涉及岩土參數統計規律[81]、岩土參數概率模型、滲透問題、固結沉降概率分析[82]～[84]、地基承載力概率分析、穩定性概率分析[85]等。比如：張征等[87]將岩土參數視為具有隨機性與結構性特徵的區域化變數，給出了岩土參數空間結構性的數學模型。孟慶山等[88]利用概率分布模型對廣西某飽和軟黏土的土工參數進行統計分析，為工程計算中土工參數的選取提供了可靠的依據。李小勇[89]研究表明，通過試驗數據的可靠性檢驗、概率模型的擬合優度檢驗，可以實現土工參數概率分布在統計意義上的優化。謝康和等[90]研究了固結系數的空間概率特性及其對固結度的影響。宮鳳強等[91]提出推斷小樣本岩土力學參數概率密度函數的正態信息擴散法，並採用精度較高的K-S檢驗法，從理論上證明所求密度函數的正確性。此外，王宇輝[92]、吳長富[93]、徐雷雲[94]分別對太原地區粉土、杭州地區、華東地區的土性參數進行了概率統計分析。
岩土是在漫長的地質年代裡形成的，經歷著各種變化的過程，因此，岩土的工程性狀表現出很大的變異性。岩土工程常常在許多不確定性條件下進行設計，而傳統的設計方法採用「確定性」途徑，這可能與實際的反應相差甚遠，許多原型觀測結果和事故分析都說明了這一點[86]。
由於岩土工程中預測的不可靠性，預測者經常需要用實際觀察到的資料來修正自己的估計。Peck[95]總結了岩土工程中貫穿於勘察、設計、施工全過程的系統研究方法，稱為觀察法。而反分析法是觀察法的提高，在工程計算中得到了廣泛的應用[96]。
鄧永鋒[97]根據Asaoka法對成層土的固結系數進行了反演。夏彩虹[98]利用雙曲線配合法對哈爾濱環城高速公路的實測資料進行分析，反算土層的固結系數和滲透系數，反分析計算結果明顯高於室內試驗值。彭劼等[99]利用復合型法，根據溫州樂清灣璇門港工程實測沉降資料對計算參數進行了反分析，將反分析得到的參數應用於有限元法的計算。結果表明，反分析能較好地估計本構模型參數。梁杏等[100]利用深港西部通道口岸場坪實測沉降量反算了土層的壓縮性指標，反算的壓縮指數大於室內試驗值，反求的壓縮模量小於試驗值，這與實測沉降量大於理論預測沉降量是比較吻合的。彭濤[101]採用門田法結合深圳西部通道實測沉降資料對各級載入過程中的固結系數進行了反演分析。周健等[102]以某深水港區地基工後短期沉降監測結果為基礎，對土層固結系數進行了反演分析，並將反演得到的固結系數計算出的工後短期沉降與工後實測短期沉降進行了對比，結果表明反演得到的固結系數是可靠的。
Ⅱ 軟土工程地質
軟土是指天然含水量大、壓縮性大、承載力低的一種軟塑到流塑狀態的黏性土；如淤泥、淤泥質土以及其他高壓縮性飽和黏性土、粉土等。黃河三角洲地處渤海之濱，具有軟土的沉積環境，鑽探資料也表明區內呈片狀分布著軟土。
（1）軟土的劃分標准
本次劃分軟土採用如下標准：當滿足下列條件之一時，並且厚度大於0.50m，將其確定為軟土層。
1）承載力標准值fk＜80kPa；
2）標貫錘擊數N63.5≤2；
3）靜力觸探錐頭阻力qc＜0.5MPa；
4）流塑狀態。
（2）軟土的空間分布
利用工程地質鑽孔資料和相應試驗數據的分析，圈定出軟土的分布范圍及埋藏條件，繪制軟土分布圖（圖4.4）。
軟土主要分布於黃河三角洲東北部濱海地帶、河口—刁口碼頭一帶、利津縣羅鎮—黃河故道西、墾利縣下鎮東部，另外在利津縣明集—廣南水庫一線呈不連續片狀、碟狀分布。
（3）軟土的成因及主要物理力學性質
研究區軟土具有兩種成因：
1）爛泥灣相沉積：在歷次河口的兩側，沉積的以細粒成分為主的土層，一直處於飽和狀態，排水固結過程進展緩慢，所以土的力學性質很差。顏色以灰褐色為主，流塑態，土質細膩，岩性以粉質黏土為主，夾粉土和黏土薄層。
圖4.4 黃河三角洲軟土分布圖
2）濱海湖沼相沉積：顏色以灰—灰黑色為主，有機質含量較高，具腥臭味，為淤泥或淤泥質土。
黃河三角洲地區軟土的主要物理力學指標統計結果見表4.5，可以看出：區內軟土具有含水量高、孔隙比大、壓縮性高、承載力低等特點，在荷載作用下變形較大，對建築物極為不利。因此，在工程建設規劃時，應盡量避開有軟土分布的地區。在無法避開軟土的情況下，應對區內的軟土有足夠的重視，採取一定的處理措施。
表4.5 軟土主要物理力學指標統計表
註：e—孔隙比，無量綱；IL—液性指數，無量綱。
Ⅲ 哪位幫找本書"壩基紅層軟岩工程地質研究與應用
是西北院萬總和成都理工聶老師著的依據黃河上游幾處重要中型水電站的工程地質資料,對紅層軟岩的化學成分與物理力學特徵進行的全面分析評價,提出了相應的工程結構和防護處理措施.
Ⅳ 我國工程地質的研究現狀
我國的工程地質學經過近50年的發展，今天已成為一門研究內涵豐富、理論體系嚴謹，具有中國特色的綜合性學科，並且是國際工程地質界的重要一員。
縱覽中國工程地質學的研究領域，是相當廣闊的。主要的有以下幾方面：
一、岩體工程特性研究和岩體工程地質力學的創立
大量的岩體工程實踐遇到的是地基、邊坡和地下工程圍岩的變形破壞問題，促使工程地質學家與岩石力學家、土木工程師們關注對岩體介質特性的研究，認識到岩體與岩石是既有著本質區別又相互聯系的介質。著名工程地質學家谷德振和他的同事們在一系列岩體工程勘察中，發現岩體的力學性質和行為主要受控於軟弱結構面的展布，包括層面、斷裂面、節理、片理等，使岩體成為非連續、非均質、各向異性的介質。他們首先從地質建造著手，劃分工程地質岩組，運用地質力學理論方法，研究結構面的形成機制和空間分布規律，進而研究岩體結構特性，劃分岩體結構類型。再按不同結構類型和工程建築要求進行岩體力學試驗及測試，最後再根據岩體結構特徵和力學屬性，建立力學模型作數學模擬和穩定性分析。將工程地質學與地質力學、岩石力學有機地結合起來，創立了岩體工程地質力學。它的理論體系、研究思路和方法，在國際上獨樹一幟。
20世紀80年代中期以來，在中國科學院地質研究所設立了工程地質力學開放研究實驗室，吸收國內學者共同協作，開展工程地質前沿課題和生產上需要解決的問題的研究工作，每次學術委員會上都要討論工程地質學發展的趨勢和應制定的科研方向。無形中成為我國工程地質學的研究中心，推動著我國工程地質學的不斷發展。
二、區域工程地質和區域地殼穩定性研究
我國地域遼闊，受地質和自然地理條件制約，區域工程地質條件復雜。因此，區域工程地質研究對國土資源開發利用，工程規劃布置以及地質環境保護等意義重大。早在20世紀50年代末，老一輩工程地質學家劉國昌、張咸恭、姜達權等就開展了此項研究工作，出版專著和編制全國工程地質分區圖。幾十年來，各大河流域、部分省區和西南、西北山區都開展了較系統的區域工程地質和環境地質研究，積累了豐富的資料。經過數年的努力，於1990年首次出版了由任國林主編的1∶400萬《中國工程地質圖及說明書》，並附有全國工程地質分區圖；1992年出版了由段永侯主編1∶600萬《中國環境地質圖系》，圖系以工程地質內容為主。標志著我國區域工程地質環境研究取得了豐碩的成果。
「區域地殼穩定性」的術語是由原蘇聯工程地質學家最早提出的，但未作說明和專門研究。在20世紀50年代末，我國學者谷德振和劉國昌倡導此項研究工作。它的涵意是指岩石圈內正在進行的地質、地球物理作用對地殼表層及工程建築安全的影響，即地殼現代活動對工程安全的影響程度。其研究思路是以地質力學理論為指導，強調以地質構造研究為基礎，以斷裂活動性、現代地應力場和地震活動性為主要研究內容，最終進行區域穩定性分級，分區和評價。在該研究領域，胡海濤等依據李四光的「安全島」思想，指導重大工程場址的選擇，取得了重要成果。例如，二灘水電站和大亞灣核電站的成功選址即是。區域地殼穩定性研究對我國工程地質勘察來說，具有特殊的意義，這也是具有中國特色，且在國際上處於領先地位的研究領域。
三、環境工程地質和地質災害的研究
環境工程地質是現代工程地質學的一個分支，是研究由於人類工程—經濟活動所引起的區域性和危害人類及工程安全的工程地質作用。這些有害的工程地質作用是誘發地震、地面沉降、地面塌陷、土地荒漠化、滑坡、泥石流等，它們常導致地質災害。環境工程地質就是研究這些作用（或問題）產生的機制和條件，進行預測和防治，其目的為了合理利用和保護地質環境。我國正式研究環境工程地質始自20世紀60年代的新豐江水庫誘發地震和上海的地面沉降。80年代初以來，共召開了四次全國性的環境工程地質學術討論會，涉及的內容豐富多采。有些研究成果在國際上處於先進地位。例如，上海地面沉降的防治，區域性滑坡預測模型。1995年出版了第一本由劉傳正著的《環境工程地質學導論》，全面論述了環境工程地質理論體系，基本研究內容以及各類環境工程地質作用研究的內容和方法，展示了環境工程地質的前景。
與環境工程地質相關的地質災害的研究，也主要由工程地質界承擔的。近十多年來，對危及人類和工程安全的各種地質災害，都進行了廣泛而深入的研究。在1989年1月召開的全國地質災害防治工作會議期間，成立了主要由工程地質學家參加的全國地質災害研究會，次年又創辦了《中國地質災害及防治學報》，對地質災害的研究起了促進作用，對地質災害的分類，形成機制、分布規律，預測方法及防治對策與措施等研究成果，及時在學報上開展交流。90年代還編制了中國地質災害類型圖，出版了段永侯等的專著《中國地質災害》。眾多的研究成果及著作，還有具體防治工程的成功，確立了我國在這一領域的國際地位。
四、特殊土結構和工程特性的研究
藉助於測試技術的現代化，我國在特殊土的微觀結構及其工程特性的研究方面也有了長足的發展。所謂特殊土，指的是成分和結構特殊，其工程（地質）性質也特殊的土類。我國幾乎所有的特殊土皆有分布，諸如淤泥土、黃土類土、膨脹土、鹽漬土、紅粘土，多年凍土等，它們的分布都具地域性，因此也可稱之為區域性土。由於特殊的不良工程性質，對當地工程建設以及生命財產的安全意義重大，因而促使學者們開展了這方面的研究。這里需要特別指出的是，張宗祜、高國瑞、黃熙齡、孔德坊、李生林等學者長期以來對黃土類土、膨脹土和淤泥類土所進行的卓有成效的研究成果，有關它們的微結構特徵和分類、物質成分、工程特性及指標，建築穩定性評價以及處理措施等，都進行了深入的研究。
五、工程地質勘察的理論和技術方法
工程地質學為工程建設服務是通過勘察工作來實現的。工程建築與其所在的地質環境之間存在著相互作用和相互制約的矛盾關系，要通過工程地質勘察才能搞清楚。50年來，難以計數的大大小小各類工程建築通過勘察，積累了十分豐富的經驗和教訓。總地說，我國的工程地質勘察經歷了三個歷史階段：第一階段是1966年以前，勘察工作體制由全盤學習蘇聯到自主獨立發展，勘察工作嚴格按規范要求進行，為國家基本建設的一批重大工程項目提供了地質依據。當時在工程選址和場地評價中，著重於工程地質條件的闡明和定性評價為主。第二階段是1966年到1978年，「文革」期間工程地質勘察受到嚴重干擾而很不正常，破壞了基本建設程序，一些大工程搞了邊勘察、邊設計、邊施工的「三邊」方針，盲目簡化勘察程序，有的重大工程實際上搞了一次性勘察，造成嚴重損失。如葛洲壩水利樞紐、焦枝鐵路、第二汽車製造廠等工程即是。第三階段1978年以來，以經濟建設為中心的改革開放年代，形成了較完整的工程地質勘察體制，制定新的勘察規范，與國際接軌，勘察質量大大提高。在土木工程中又引進歐美國家的岩土工程技術體制，兩種技術體制並存。一些重大工程採取國際招標方式，以引進國外先進的勘察技術和資金。工程地質勘察工作進入了一個新的歷史階段。
經過數十年實踐和理論研究，逐漸形成和完善了我國工程地質勘察的理論體系，即「以工程地質條件的研究為基礎，以工程地質問題的分析為核心，以工程地質勘察技術方法為手段，以工程地質評價決策為目的。」這一理論體系在由張咸恭、王思敬和張倬元主編的《中國工程地質學》中得到了充分體現。可以無愧地說，我國的工程地質勘察事業在上述勘察理論體系的指引下取得了巨大成就，令世人囑目。例如，三峽、小浪底、二灘、劉家峽、龍羊峽等一批巨型水利樞紐和水電站工程；大亞灣、秦山核電站；寶成、蘭新、成昆、南昆、大秦、京九等鐵路干線；還有許多新興的城市、礦山等等。所取得的優質勘察成果，保證了工程的順利設計、施工和運行，也得到了國際同行們的贊許。在勘察基礎上，形成了「水利水電工程地質」、「鐵路工程地質」、「礦山工程地質」和「城市及房屋建築工程地質」等專門工程地質系列。
當前，新技術方法在工程地質勘探中被推廣應用，已取得了較好效果。例如，遙感圖像（航衛片）在工程地質測繪填圖中的應用；大口徑鑽進和小口徑金剛石鑽進在水電工程地質勘探中的採用，砂卵石層鑽探與取樣新技術，套鑽和岩芯定向鑽進技術；聲波探測、地質雷達、地球物理層析成像技術（CT）、鑽孔彩色電視錄像及圖像處理系統等物探技術的使用；計算機技術在工程地質勘察中普遍採用，各種專用軟體的開發等。
50年來我國的工程地質教育一直興旺不衰。至今全國有十餘所高等學校設置有培養工程地質專業人才的院系，為國家培養輸送了大批研究生和本科生。此外，在中國科學院地質研究所等多所科研機構專門培養工程地質專業研究生。形成了一支宏大的工程地質專業隊伍。在教學實踐中，編寫出了各具特色的系列工程地質專業教材。高校和科研院所還承擔了一些重大的生產和科研課題，既完成了生產、科研任務，又培養了優秀專業人才。
中國工程地質界與國際工程地質協會的聯系密切，在20世紀80年代初不少同行加入了國際工程地質協會，建立中國國家小組，隨工程地質專業委員會一起活動。中國工程地質界積極參加國際工程地質協會組織的學術活動。自1983年起我國組團參加了歷屆國際工程地質大會，所提交的論文數都位居前列。現任國際工程地質與環境協會主席，是我國工程院院士王思敬教授，他是1998年在荷蘭阿姆斯特丹舉行的第8屆國際工程地質大會上被推選擔任此職的，這是中國工程地質界的驕傲！
Ⅳ 工程地質學的發展展望
21世紀可以預計的大型工程建設，如跨流域的調水工程、大型水電工程、深部露天采礦工程、地下工程、海洋工程等，其可能發生的復雜的工程地質問題，從理論到設計、施工實踐，從預測到防治，需要我們作為重要研究方向，在原有認識和經驗的基礎上，進一步去創新發展，與其它多學科聯合攻關。
（1）岩、土體工程地質力學的理論方法體系還應進一步發展
工程地質力學具有我國的特色，並在工程實踐中獲得了廣泛的應用。研究岩、土體穩定性中的關鍵問題，如節理面的各種工程地質特性，區域構造應力場和工程區實測點地應力場的研究，岩體穩定性的時間尺度，根據岩體變形破壞的實例建立「地質模型」等（孫玉科）。此外還應進行工程地質技術的開發研究，包括地質探測技術，岩組物理力學測試技術，岩體變形觀測技術和變形破壞模擬實驗技術等。
（2）環境工程地質將獲得迅速的發展
目前大型工程建設涉及的環境工程地質問題很多。如大型露天開采，地下開挖，深埋長隧道工程，大型水利樞紐，地下硐室，城市垃圾的處置和衛生填埋工程等的建設，就遇到前所未有的更復雜情況。如深埋長隧道工程的開挖，需要查明其所遇到的地質災害問題的形成條件和發生機理，作出科學的評價預測。大型水域水岩相互作用導致水庫誘發地震、庫岸崩滑、大壩潰決、水庫淤積、大面積環境惡化等問題。水庫誘發地震產生的可能性及發震強度的預測難度較大。現中國學者建立了兩種震級預測的神經網路模型，具有較高的預測能力。新的動向是引入突變理論，分析水庫誘震機制，建立誘震的充要條件判據和地震能量的表達式，提出斷層帶弱化和岩體軟化效應誘震的新假說。
當前環境工程地質的研究又進一步延伸向環境地質工程，即主要研究解決和處理地質環境問題的假說和方法。90年代國際環境地質工程的熱點領域是各國城市化和資源開發中固體、液體、氣體廢棄物的排放、填埋處理以及與城市工程建設有關的環境工程問題研究。總體來說，環境工程地質還有些基本問題，如工程環境影響場問題，工程建築的適應度與環境靈敏度之間關系問題，環境容量問題，監測技術、環境綜合分析及反信息技術等問題的研究還有待深入。
（3）區域地殼穩定性的研究
目前應進一步加深對影響和制約穩定性因素的認識。如何分析、確定和量化這些因素，直接關繫到區域地殼穩定性評價由定性到定量方向發展的問題。近來有用分數維理論描述斷裂和地震的分形結構，耗散、渾沌和協同學等用以描述地殼結構及其動態之自組織過程及探討其內部的相關性。但這些探索尚處於初始階段。此外在技術方法方面，應大力開展深部探測、監測、遙感、計算機、制圖技術和深部地應力測試技術等應用研究，提高區域地殼穩定性諸因素的時空變化的量測精度。
工程地質學發展至今日，需要與現代系統科學理論思維相結合，尤其是非線性科學對於工程地質學的提高和發展具有重要意義。黃潤秋根據系統科學原理結合工程地質的應用與實踐，提出了工程地質問題的系統分析原理。應用這些原理可以建立地質過程的機制分析-定量評價，建立過程地質模型和模擬再現，建立過程地質分級、分類系統，認識過程地質體（或環境）和人類活動相互作用，認識災害地質作用發展過程，描述地質體復雜的結構和工程地質問題過程，研究過程預報等。在工程地質學拓展到地質工程的新領域時，做好施工監測與信息反饋，這就是以監控-反饋原理為核心指導思想的「信息化施工」。總之，系統科學的引入，必將把傳統的工程地質學推向新的階段和新的水平。
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Ⅵ 工程地質力學的建立與進展
60年代中國學者在大量工程地質實踐的基礎上，認識到構造的重要性，從而提出了「岩體結構」的觀點。同時，法國的岩體力學學家Muller L等也認識到岩體結構的重要性。70年代谷德振等提出「岩體工程地質力學」的新概念。它以地質歷史的發展過程——建造與構造，並運用地質力學觀點，研究了岩體的工程地質特性及力學的成因問題。它包括了岩體結構的解析和表徵，岩體結構的力學特性和效應，工程岩體變形破壞機制的分析，工程岩體穩定性的預測和評價等一系列問題。現已初步建立了工程地質力學的理論體系與研究方法。俄羅斯學者最近認為應考慮土體結構。這樣工程地質力學就應將岩體和土體的工程地質力學都包括在內。
80年代岩體工程地質力學進一步發展，提出了岩體結構力學新概念。它主要研究地質模型的力學效應，即把地質模型轉化為力學模型，在此基礎上進一步將力學模型與岩體變形破壞機制有關要素，轉為定量的數學語言表達，進行岩體穩定性的力學分析，作為工程設計的依據。
對於土和土體的工程地質研究，最初是把土作為連續介質，但由於土的特殊物質組成和結構連接，其應力-應變關系為非線性隨時間變化的流變狀態，因此不僅從宏觀力學上用模型方法，而其從土的微觀結構，通過各種結構類型加以量化，建立土的微觀力學模型，這在國內外都取得了相當大的進展。
中國對軟土、黃土等特殊性土以及軟岩、泥化夾層的流變特性和模型研究，解決不少實際工程中土體變形、地基穩定分析等問題。土的微觀結構研究由於測試技術的發展，在80年代進展較快。取得的重要成果有：制樣技術上由風干法發展為凍干法，探討了土的結構對其蠕變及強度的影響，對粘性土及一些特殊性土的微觀結構和工程地質性質關系，以及對微結構的計算機圖像處理技術等。近年來工程地質學家認為土體結構既然對其工程性質有重要制約作用，就應把建立土的結構性本構（計算）模型作為核心問題，提出發展「土體微結構力學」作為土體工程地質研究的新領域。
工程地質力學的發展要求地質研究與工程高度結合，發展工程結構和地質結構的依存關系和相互作用理論。近年來王思敬等採用系統科學原理，提出了工程地質力學綜合集成理論和方法（The Engineering Geomechanics Meta-Synthesis，簡稱EGMS），以期使工程地質力學的定量評價和預測提高到新的水平。
Ⅶ 軟岩力學參數取值分析
由於紫坪鋪壩區岩性的分布及組合方式、構造特徵、後期改造和應力場的復雜性,本節只能根據有限的試驗資料對壩區軟岩的類別及相應的物理力學參數進行初步分析。根據岩性和後期構造改造特徵,將壩區內包含的軟岩主要分為炭質頁岩、煤、泥質粉砂岩及泥化夾層四種類型,各種岩類主要分布在壩區軟岩帶內,試驗重點研究了F3斷層、L9、L10、L11等軟岩帶內發育的軟岩力學特性。
通過前面幾章的多項力學試驗研究的敘述,再結合岩礦鑒定分析結果,其物質組成及微觀構造等對力學特性的影響,室內岩體力學參數測試值因環境狀態的差異,其可靠性較低,但在一定程度上反映了岩石材料的力學性能,因此仍是目前岩體力學參數取值的參考依據之一。基於上述考慮,參考各類岩體的水文地質條件、岩體吸水率、結構面狀態、起伏形態及密度等指標,進行適當調整,由此選取的岩體力學參數見表7-1。
表7-1 研究區岩體力學參數選取值
由試驗確定的軟岩流變力學參數見表7-2。
表7-2 軟岩帶長期強度及流變力學參數
由表7-1及表7-2所列結果可知:
(1)壩區幾種典型軟岩岩組的變形大、強度參數低,表明壩區層間剪切破碎帶(軟岩帶)對工程邊坡的失穩破壞起著關鍵性作用。
(2)軟岩帶的時效變形較為明顯,這是壩區多個開挖邊坡可能沿軟岩帶蠕滑拉裂破壞的潛在因素,特別是溢洪道進水口邊坡,其破壞模式在一定程度上受到軟岩帶的影響,因此對於水庫在長期運營期間工程邊坡的穩定性問題,其軟岩帶的影響絕不能忽視。
引水發電洞進水口邊坡屬壩區最重要的工程部位,開挖工程位於岷江沙金壩河段右岸條形山脊端部,沙金壩向斜的北西翼,開挖後形成高約120m的陡立邊坡,是紫坪鋪工程開挖形成的高陡邊坡。
Ⅷ 何滿潮的重要論文
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何滿潮，趙菲， 張昱，杜帥，管磊，瞬時應變型岩爆模擬試驗中花崗岩主頻特徵演化規律分析，岩土力學，2015（1）
Ⅸ 地質力學的歷程
從地質復力學的形成、演制化、發展,追索地震地質的孕育和誕生,可以幫助我們更好地認識地震地質(表2-2)。
表2-2 地質力學研究歷史的回顧與主要代表性論著
續表
表2-2大體顯示了地質力學的發展過程以及地震地質的孕育、誕生、形成過程。從物質結構及其變形研究方面著手,地質力學大體可以分為三個發展階段。
Ⅹ 中國岩石力學的研究現狀是怎樣的
中國的岩石力學與工程有著長時期的發展歷 史。在古代, 著名的都江堰水利工程和聞名全球被譽 為世界八大奇觀之一的萬里長城以及由北京直達杭 州的古老運河等都是代表性的佳作。在當時, 先輩們 憑借豐富的實踐經驗設計施工, 還沒有建立岩土力 學的概念。新中國成立以後, 各項經濟建設事業取得 了極大的發展, 同時, 也遇到了許多與工程地質及岩 土力學密切相關的技術難題。如特殊的區域性構造 地質、鬆散破碎復雜岩基、高地應力作用下的軟岩、 大跨洞室圍岩的大變形、水工隧洞群之間的相互受 力作用、高陡岩坡的持續穩定、岩體內的不穩態滲 流, 以及「三下」(鐵路下、水下和建築物下) 採煤等等 工程建設中遇到的十分突出的問題。交通、能源、水 利水電與采礦工業各個經濟領域的需要對岩石力學 與工程學科在中國的發展起到了有力的促進作 用 [1, 2 ] 。從20 世紀50 年代末開始, 中國有歷史意義 的大型水利水電工程設計勘測的大規模展開, 為岩 石力學的試驗和理論研究以及實際的工程應用注入 了巨大的活力 [3, 4 ] 。20 世紀80 年代末, 中國政府決 定正式興建長江三峽工程, 更大量的岩石力學與工 程問題擺在中國專家、學者們的面前, 如長達6 km , 坡高最大達170 m 的永久船閘高邊坡岩體開挖, 其 整體穩定性與變形機制、岩體流變與地下水滲流等 極為復雜多變的岩石力學課題 [5 ] 。所以, 中國的岩石 力學專家們當前具有重大的機遇, 也面臨著嚴重的 挑戰。如何正確地解決好這些問題, 將極大地推動著 本學科與工程技術的進步和持續發展。 1岩石基本性質的試驗研究 岩石試驗是岩石力學的基礎, 是研究岩石力學 與工程的重要手段之一。在中國, 隨著試驗設備和手 段的提高, 岩石力學的試驗水平有了較大的發展。1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 別是常規的岩石力學試驗發展很快, 如單軸拉伸、壓 縮試驗、三軸壓縮試驗、岩石流變試驗等。近年來, 隨 著大批重大岩石工程建設的需要, 對岩石力學特性 試驗提出更高的要求。進行了若干非常規的岩石力 學特性試驗研究。例如: 利用高倍掃描電鏡對岩石的 細觀時效損傷特性和損傷力學行為進行細觀試驗分 析; 岩石損傷力學特性的CT 試驗, 復雜應力條件下 岩石在開挖卸荷條件下的多軸卸荷破壞試驗和岩石 抗拉全過程的單軸破壞試驗等。 2岩石力學本構理論研究 岩石本構理論是建立岩石力學物理模擬、數值 模擬與計算分析的基礎, 是進行岩石力學理論研究 的核心。目前, 在宏觀唯象學基礎上建立起來的岩石 彈塑性理論, 流變學理論以及損傷力學理論等等, 在 中國已得到不斷發展與完善。較有代表性的是鄭穎 人(1989)、殷有泉(1990) 等對岩石在三維應變空間 的屈服面問題的研究, 提出了用應變空間表達的岩 石的本構關系, 使岩石的應變軟化硬化問題、彈塑性 耦合問題都能得到較好的解決 [6 ] 。鄭穎人、沈珠江 (1990) 提出了多種屈服面理論, 對岩石的屈服面用 多個屈服面進行表達, 給出了彈性與塑性模型耦合 關系的數學表達式, 並編制了相應的有限元程序。俞 茂宏(1985、1990、1997) 提出了雙剪強度理論和統一 強度理論, 在主應力空間屈服面可表達為封閉的多 邊形, 對於金屬材料、混凝土材料和岩土材料能夠普 遍適用 [7 ] 。他多年來的潛心研究使得統一強度理論 不斷完善, 已在水電站地下工程設計、岩土地基計算 等工程中得到較好的應用。 3岩石力學計算方法研究 近30 年來, 岩石力學數值計算方法得到了迅速 發展, 出現了有限差分、有限元、邊界元、離散元、塊 體元、無限元、流形元及其混合應用等各種數值模擬 技術, 使復雜岩石力學工程問題的設計發生了很大 的變化。岩石力學計算不僅已基本上取代了傳統線 彈性力學實驗, 而且也在岩石工程非線性實驗中顯 示出極大的優勢。值得指出的是, 在中國, 有限元數 值計算方法已不僅由線性發展到高度非線性和大變 形問題, 由二維發展到三維; 同時, 還可以考慮粘性 流變、滲流與應力場耦合、損傷、斷裂以及動力效應。 國內出現了一些享有聲譽的有限元程序, 如北京大 學NOLM 283, 清華大學的T FIN E, 西安科技學院 N CA P22D 程序等, 這些程序均在許多大型岩石工 程中得到了良好應用。國內專家李寧教授引進的大 岩土工程FIN IA L 程序近年來結合中國的實際 [8 ] , 在許多工程中得到了良好的應用。 不同數值計算方法的結合, 更能發揮各種數值 方法優勢互補的作用。如有限元—邊界元的混合、有 限元—離散元的混合、有限元—無限元和有限元— 塊體元的混合採用等。無限域單元的應用不僅使有 限元計算規模得以減小, 並且可以避免人為的邊界 約束效應, 特別在求解岩石動力問題的邊界效應方 面更加顯示出它的優越性。此外, 合理確定岩石力學 性態的諸有關參數是數值計算結果可靠性與否的關 鍵。然而, 由於岩體性態十分復雜以及地質條件的影 響, 使得計算參數的取值問題變得十分困難。這是至 今數值分析手段仍不能為工程設計和工程決策提供 可靠依據的重要原因。反演分析正是為克服求解岩 石和岩體原始參數而出現的一種新方法。中國近年 來在反分析方面進行了大量研究工作, 已由簡單的 線彈性反演問題發展到非線性、粘—彈—塑性反分 析, 從單一的毛洞圍岩到考慮支護結構體系的反演, 從有限元位移反演到邊界元位移反演, 從確定性反 演到非確定性隨機反演等等 [9, 10 ] 。反分析的目的已 不僅僅是為了得到模型參數, 更重要的是要應用這 些參數, 進行相應的時間序列值分析以及從參數估 計發展到模型識別進而建立新的模型, 以便對工程 效果做出更合理的評價與有依據的預測。從這一重 要的目的來說, 考慮時間效應的粘—彈—塑性位移 反演分析具有更好的實用價值。現場監測—反演分 析—工程實踐檢驗—正演分析及預測, 這樣一個完 整的循環系統, 對岩石力學與工程設計和施工被認 為是一種行之有效的手段。這方面, 楊志法(1986)、 王芝銀、劉懷恆(1988)、孫鈞、楊林德(1990) 等人的 研究在國內具有代表性。已在水電站地下廠房、鐵路 隧道、礦山井巷、岩坡和壩基等岩土工程中得到了不 少應用。 4岩石流變力學研究 中國地域遼闊, 不同地區的岩石其基本力學特 性有很大的不同。岩石的流變與粘性變形時效是與 其力學效應相輔相成的。對軟岩和極軟岩、節理裂隙 發育或高地應力條件下, 這種粘性變形時效就更為 明顯, 成為工程設計計算中須考慮的主要因素。中國 學者在岩石材料流變學的研究方面雖然起步比較 晚, 但發展較快, 這主要是客觀上大規模岩石工程建 設需要的促進。早在20 世紀80 年代初, 同濟大學研 6 西安公路交通大學學報2001 年 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 制了RV 284 岩體弱面剪切流變儀(1982) , 結合若干 軟岩地區水上隧洞地下廠房和礦山井巷工程進行流 變試驗研究, 不僅對完整岩塊, 而且對岩石節理的剪 切流變效應作了分析探討。武漢水利電力大學研製 了R Y S27 型岩石三軸流變儀(1982) , 中國科學院地 球物理研究所研製了多功能高溫高壓條件下的岩石 三軸流變儀(1985) 等等都是其代表。這些試驗設備 的研製和應用大大促進了岩石流變力學在中國的發 展。在不太長的時間內, 連續研製出一批高性能的岩 石三軸和直剪流變儀, 這在國際上也屬少見。但是, 如何將這些實驗成果在工程中推廣應用, 是進一步 努力的方向。 在岩石流變學理論與應用方面也進行了不少研 究工作。已故的陳宗基教授在中國率先建立了岩石 流變的擴容方程(1981) , 其特點是不僅考慮一般的 蠕變, 而且考慮其擴容變形也隨時間增長而發展; 並 將這一理論應用於礦山井巷圍岩穩定性評價以及岩 爆和地理方面的研究。孫鈞(1984) 結合一些水電站 地下廠房圍岩流變研究, 對岩塊、節理和軟弱夾層以 及斷裂破碎帶的非線性流變特性分別進行了深入細 致的研究; 最近, 又結合有限元數值方法, 研製了真 三維粘—彈—塑有限元非線性數值分析程序軟體, 用於三峽工程永久船閘高邊坡開挖施工全過程三維 數值模擬, 取得了良好的社會效益和經濟效益。 5岩石損傷、斷裂力學研究 岩石材料是一種自然地質體, 其內部各種節理、 裂隙和微缺陷的存在是不可避免的。損傷力學的發 展為合理考慮岩石材料各種分布缺陷的研究提供了 有力的手段。20 世紀80 年代末, 損傷力學在岩石力 學中的應用在國內受到極大關注。周維垣(1985) 首 先將損傷力學應用於二灘拱壩壩肩穩定分析, 進行 了岩體損傷裂隙的統計, 得出了損傷裂隙分布模型, 並由此定義出損傷張量, 進而引入有限元計算; 近些 年, 又在大型有限元數值分析軟體T E IN E 中引入 損傷力學, 包括線彈性和彈塑性損傷模型, 並進行了 一些大壩體的穩定計算, 如二灘、李家峽、東風和拉 西瓦拱壩等等。謝和平(1987) 將岩石粘彈塑性非線 性大變形有限元計算與損傷力學相結合, 在礦山地 下開采、地表沉陷、路基穩定性分析方面得到一定的 應用。岩石損傷力學研究的重點是建立損傷變數(張 量) 和損傷擴展本構關系。這就涉及岩石材料的損傷 檢測與識別問題。自從SPRUN T BRA CE (1974) 將 掃描電鏡技術引入岩石斷裂研究以來, 中國學者在 這方面進行了大量的研究工作。許江等(1986) 採用 帶有載入裝置的光學顯微鏡進行了砂岩在不同載入 階段的損傷裂紋分析; 謝和平(1989) 對岩石在各種 載入條件下破壞斷口進行分析; 孫鈞(1992)、趙永紅 (1993) 分別採用帶有微型載入裝置的掃描電鏡對岩 石的微損傷擴展進行研究。並用於三峽船閘高邊坡 閃雲斜長花崗岩的損傷擴展分析(1997)。這些研究 有力地推動了岩體損傷力學的發展, 特別是對岩石 損傷機理的解釋方面起到了積極作用。近年來, 本文 作者(1996, 1997, 1998) 在岩石損傷的CT 識別方面 進行了較深入的研究 [11 ] 。CT 識別岩石損傷不但可 以無擾動岩樣損傷檢測, 更重要的是通過CT 圖像、 CT 數大小和CT 數定量地與岩石損傷變數和損傷 擴展聯系起來, 為建立岩石損傷擴展本構關系奠定 了基礎。本文作者(1998) 還將這一技術應用於三峽 船閘高邊坡閃雲斜長花崗岩的損傷檢測。 6分形岩石力學研究 分形幾何自20 世紀80 年代初形成以來, 在岩 石力學領域得到不同程度的應用, 過去認為難以解 釋或解決的問題, 一些已有了分形研究的新成果。中 國學者在這一領域里的研究是令人矚目的, 其中謝 和平教授的工作(1987, 1990, 1994, 1996) 最具代表 性。他在國內最早開設「分形岩石力學」( Fractals2 Rock M echanics) 課程 [12 ] 。並先後赴美國猶他 ( U tah ) 大學、英國南安普頓( Southamp ton ) 大學、波 蘭科學院和德國漢諾威大學專門講授分形岩石力學 課程並在國外從事這方面的研究, 取得了豐碩的研 究成果。以謝和平為代表的在分形岩石力學方面的 主要成果為: ①岩石節理面的分形研究, 包括岩石節 理面分形描述以及節理面力學行為和節理斷層的分 形研究; ②岩石損傷演化過程的分形研究; ③岩石 (煤) 破壞度和破碎程度的分形研究; ④岩爆的分形 研究; ⑤岩石滲流過程的分形研究; ⑥地震預報過程 的分形研究等等。這些研究成果已部分直接或間接 地應用於岩石工程實踐中, 但要完整而理想地應用 於工程實際看來還有一個相當長的過程。由於分形 幾何的小規則性, 岩石力學現有的一些現象和力學 概念在分形空間中需要重新建立和認識。分形幾何 是一個工具, 最終的目的是用它揭示岩石力學中的 復雜現象, 為解決工程問題服務。因此, 分形岩石力 學的研究似應包括三個層次: 第一層次是研究分形 岩石力學的數學基礎, 以及重新認識和建立分形空 間中的力學量和力學定律; 第二層次是廣泛、系統地 7 第3 期楊更社, 等: 中國岩石力學的研究現狀及其展望分析 �0�8 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 探討岩石力學中的分形行為和分形結構, 揭示岩石 力學問題中一些復雜現象的分形機理和形成過程, 應用分形定量或定性地解釋和描述岩石力學中過去 只能近以描述仍難以描述的現象和問題; 第三層次 是將分形岩石力學的理論和研究成果應用到工程, 解決生產實際問題, 促進工程問題中的定量化、精確 化和可預測性。從目前這方面中國的研究現狀看, 第 二層次的研究成為熱點所在, 並取得了一些階段成 果。如何將分形的研究成果進一步應用於實際工程 是當前國內岩石力學工作者正在努力的方向。 7岩石滲流及環境岩石力學 天然岩體並非是單一固相介質, 而是賦存有固 相、液相和汽相並呈相互作用的三相介質體。中國在 這方面的研究起步較晚, 但已取得了很大進步。把岩 石力學的應力—滲流耦合分析應用到水庫誘發地震 的預測研究上(陶震寧, 1988) , 得到了一些有意義的 結果。趙陽升(1993) 針對礦山岩石力學特點, 建立了 煤體一瓦斯耦合的力學模型, 並對沖擊地壓與瓦斯 突出的統一失穩理論進行研究, 在礦山工程中取得 了初步成功 [13 ] 。 環境岩石力學是近年來新發展起來的一個分 支。研究自然高邊坡持續穩定和與地質(如泥石流險 性預報)、地震災害有關的岩石力學問題是環境岩石 力學的重要課題 [14 ] 。近年來, 長江三峽工程壩區的 庫岸穩定以及三峽移民新遷縣城的新址, 岩基穩定 研究工作已有一定的成果(崔政權, 1991)。有關這方 面的研究已有起步, 雖然成熟成果不多, 但發展潛力 則很大, 還需岩石力學的專家和同行們繼續努力。 8智能科學方法在岩石力學問題中的 應用 岩體的力學性質是如此復雜, 在實際的岩石工 程中, 依靠人們實踐經驗進行技術決策的方法仍然 起到相當重要的作用。自20 世紀70 年代以來, 計算 機科學中的人工智慧技術在中國進入了實用階段。 中國自1949 年以來, 進行了大規模的工程建設, 積 累了大量的實踐經驗, 把這些經驗利用人工智慧方 法使其更好地發揮作用, 無疑對中國的岩石工程是 一筆寶貴的財富。首先在中國發展起來的是人工智 能專家系統。在岩石力學與工程方面, 國內最早的專 家系統是用於岩體分類(張清, 1988) [15 ] , 隨後, 針對 解決不同技術問題研製了相應的專家系統, 例如, 隧 道及地下結構岩溶災害預報專家系統(張清, 1993) , 采礦巷道圍岩設計專家系統(林韻梅等, 1992) 等等。 這些專家系統是以產生式規則組成的知識庫, 以及 對於處理不精確問題採用上述的模糊推理或概率統 計方法。有關岩石力學在這方面的專著也相應出版 (林韻梅, 1993: 李效甫, 1993) [16 ] 。采礦界的於學馥 先生更是強調了信息時代的岩石力學問題(1994, 1995) [17 ] 。 人工神經網路( A rt if icial N eural N etwo rk ) 是 模擬人腦學習功能的一種智能方法。人們發現這可 以用於預測。於是人工神經網路開始引入岩石力學 與岩石工程(張清, 1991) , 隨後把這一方法用於岩石 力學行為預測和巷通分類指標聚類分析, 近年來又 把它應用於岩石工程系統和岩石工程參數重要性分 析。20 世紀90 年代中期, 一種稱為「實例類比系統 (Case2based R easoning Sy stem ) 在中國亦被引入岩 石工程(張清, 1995) , 它可以充分利用已建成的工程 實例( case ) 的經驗, 指導今後的設計與施工。鑒於人 工智能在岩石力學中的發展, 有的學者還提出了建 立「智能岩石力學」( Intelligent Rock M echanics) 的 設想(馮夏庭, 1994)。 此外, 為了處理岩石力學中的不確定性, 一些例 如模糊數學、概率統計、灰色系統等理論直接引用到 岩石力學中來。早在1981 年, 模糊數學即用來解決 岩石分類問題。此外, 如岩體節理的模糊抗剪強度、 岩層質量控制的模糊表達和地下工程支護方案模糊 決策研究等都取得了階段成果。概率統計除用於岩 石工程可靠度分析外, 用M arkov 過程進行了地質 預報和利用時間序列分析預報岩體力學行為的研究 都做出了可喜的成績。 灰色系統( Grey Sy stem ) 是鄧聚龍(1981) 創建 的一種軟科學理論, 已廣泛應用於規劃、預測、控制 和決策等方面。20 世紀80 年代末, 在中國開始引入 岩土工程, 用於岩體力學量時空延拓分析和岩坡位 移的預測。 9計算機新技術在岩石力學中的應用 計算機多媒體技術的發展為岩石力學與工程的 可視化處理提供了新的手段。近年來, 中國的計算機 技術發展速度很快。將計算機可視化技術與三維動 畫模擬圖形顯示有機結合, 能生動、直觀而又逼真地 體現各施工過程的三維動態場景, 為工程技術決策 提供確切依據, 並用於指導基於計算機技術的工程 施工組織管理系統。這種方法的實質在於以多媒體 為代表, 集音響、圖形、圖像和文字三位一體的三維 8